一种铜钛中间合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种铜钛中间合金及其制备方法和应用，属于金属材料技术领域。本发明专利技术提供的铜钛中间合金包括67～73wt％的Cu和27～33wt％的Ti。本发明专利技术提供的铜钛中间合金通过设计合金成分，中和铜、钛两种单质的密度，且具有较小的成分偏析，代替高纯铜用于钛合金熔炼时，能够降低熔炼温度，防止成分偏析。实验结果表明，本发明专利技术提供的铜钛中间合金成分稳定，杂质含量较低，成分偏析小。

【技术实现步骤摘要】
一种铜钛中间合金及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及一种铜钛中间合金及其制备方法和应用。
技术介绍
钛合金具有优异的性能，如比强度高、耐腐蚀、耐高温以及良好的综合工艺性能等，在现代工业级科学
内日益成为引人瞩目的材料，在宇航、航空、石油、化工、轻工、冶金、机械和能源等众多领域得到了广泛的应用。铜是钛合金的主要合金成分，可应用于多种钛合金，最常用于TA13钛合金。TA13钛合金是一种低强度、高塑性的α型钛合金，它只含有2.5％共析型β稳定元素Cu。该合金具有良好的工艺塑性、焊接性和热稳定性，一般在退火状态使用，也可进行适当的强化热处理。TA13钛合金主要用来制造航空发动机的外涵道部件，如引射机匣、后锥体等，长期工作温度可达350℃，生产的半成品主要有板材、棒材、锻件、环轧件、丝材等。由于高纯铜的密度为8.96g/cm3，海绵钛密度为4.516g/cm3，若铜以单质的形式进行钛合金的熔炼，会因密度差而造成钛合金的偏析现象。现有技术通常以铜钛中间合金的形式进行熔炼，使所熔炼钛合金具有较小的成分偏析，有助于合金成分均匀化，减少熔炼钛合金用原材料的损耗，例如专利CN201210568183.8公开了将电解铜板和纯钛按比例真空熔炼成铜钛中间合金，其中铜和钛的质量比为(0.9:1)～(1.1:1)，专利CN201110249679.4公开了将海绵钛研磨成粒状，按钛为5～10wt％其余为铜和不可避免杂质的配比，在1250～1350℃范围内熔化铜和钛，在1200～1250℃浇铸成铜钛中间合金。但是上述方案提供的铜钛中间合金依然存在成分偏析的现象，同时熔炼温度高，制备工艺复杂，导致工业生产过程中对设备的要求高，进而增加生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铜钛中间合金，本专利技术提供的铜钛中间合金成分均匀稳定，无偏析，杂质含量较低，用于熔炼钛合金，有助于合金成分均匀化，减少熔炼钛合金用原材料的损耗。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种铜钛中间合金，包括67～73wt％的Cu和27～33wt％的Ti。优选地，包括68～72wt％的Cu和28～32wt％的Ti。本专利技术还提供了所述铜钛中间合金的制备方法，包括：将铜源和钛源进行真空感应熔炼，得到铜钛中间合金。优选地，所述真空感应熔炼在中频真空感应炉中进行。优选地，所述真空感应熔炼的真空度：≥20Pa。优选地，所述真空感应熔炼包括以下步骤：(1)将铜源和钛源进行真空感应加热，得到混合熔体；(2)将所述步骤(1)得到的混合熔体进行精炼，得到合金液；(3)将所述步骤(2)得到的合金液进行浇注，得到铜钛中间合金。优选地，所述步骤(1)中感应加热的功率为40～80kW。优选地，所述步骤(2)中精炼的功率为78～82kW。优选地，所述步骤(2)中精炼的温度为1000℃～1150℃，精炼的时间为3～10分钟。本专利技术还提供了所述铜钛中间合金在制备TA13钛合金中的应用。本专利技术提供了一种铜钛中间合金，包括67.7～71.7wt％的Cu和27.8～31.8wt％的Ti。本专利技术提供的铜钛中间合金通过设计合金成分，中和铜、钛两种单质的密度，且具有较小的成分偏析，代替高纯铜用于钛合金熔炼时，能够降低熔炼温度，防止成分偏析。实验结果表明，本专利技术提供的铜钛中间合金成分稳定，杂质含量较低，成分偏析小。具体实施方式本专利技术提供了一种铜钛中间合金，包括67～73wt％的Cu和27～33wt％的Ti。68～72wt％的Cu和28～32wt％本专利技术提供的铜钛中间合金包括67～73wt％的Cu，优选为68～72wt％，更优选为68.7～70.7wt％，最优选为69.7wt％。本专利技术提供的铜钛中间合金包括27～33wt％的Ti，优选为28～32wt％，更优选为28.8～30.8wt％，最优选为29.8wt％。按质量含量计，本专利技术提供的铜钛中间合金优选还包括杂质元素，所述杂质元素的含量优选为C≤0.05wt％，Cr≤0.06wt％，Fe≤0.12wt％，Mg≤0.09wt％，P≤0.014wt％，Pb≤0.03wt％，S≤0.008wt％，Si≤0.13wt％，W≤0.003wt％，更优选为C≤0.04wt％，Cr≤0.05wt％，Fe≤0.11wt％，Mg≤0.08wt％，P≤0.012wt％，Pb≤0.02wt％，S≤0.006wt％，Si≤0.12wt％，W≤0.002wt％，最优选为C≤0.03wt％，Cr≤0.03wt％，Fe≤0.10wt％，Mg≤0.07wt％，P≤0.010wt％，Pb≤0.01wt％，S≤0.005wt％，Si≤0.11wt％，W≤0.001wt％。本专利技术将各组分的含量控制在上述范围内，通过设计合金成分，中和铜、钛两种单质的密度，且具有较小的成分偏析，代替高纯铜用于钛合金熔炼时，能够降低熔炼温度，防止成分偏析。本专利技术还提供了上述技术方案所述铜钛中间合金的制备方法，以铜源和钛源为原料，进行真空感应熔炼，得到铜钛中间合金。在本专利技术中，所述铜源优选为高纯铜，更优选为纯度≥99.999％的高纯铜；所述高纯铜的粒径优选为≤175μm，更优选为≤74μm，最优选≤43μm。在本专利技术中，所述钛源优选为海绵钛，更优选为纯度≥99.1％的海绵钛；所述海绵钛的粒径优选为0.83mm～12.7mm，更优选为2mm～10mm，最优选3mm～8mm。本专利技术使用的铜源和钛源的纯度高，能够减少铜钛中间合金中的杂质，防止成分偏析，同时海绵钛具有多孔的形态，更容易熔炼，能够降低熔炼温度。本专利技术对所述铜源和钛源的来源没有特别的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。本专利技术对所述真空感应熔炼的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的真空感应加热炉即可。在本专利技术中，所述真空感应熔炼优选在中频真空感应炉中进行。在本专利技术中，所述真空感应熔炼的真空度优选为≥20Pa，更优选为25～30Pa。本专利技术将真空度控制在上述范围内，能够避免空气中的杂质在熔炼过程中掺杂到铜钛中间合金中，减少铜钛中间合金中的杂质，防止成分偏析。在本专利技术中，所述铜源和钛源进行真空感应熔炼前优选还包括将铜源和钛源混合。本专利技术对于铜源、钛源混合的具体工艺没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式，能够保证铜源、钛源混合均匀即可。在本专利技术中，所述真空感应熔炼优选包括以下步骤：(1)将铜源和钛源进行真空感应加热，得到混合熔体；(2)将所述步骤(1)得到的混合熔体进行精炼，得到合金液；(3)将所述步骤(2)得到的合金液进行浇注，得到铜钛中间合金。本专利技术优选将铜源和钛源进行真空感应加热，得到混合熔体。本专利技术对所述真空感应加热的升温速率没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的升温速率即可。在本专利技术中，所述升温速率优选通过调整中频真空感应炉的功率控制，所述功率优选包括起始功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜钛中间合金，包括67～73wt％的Cu和27～33wt％的Ti。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜钛中间合金，包括67～73wt％的Cu和27～33wt％的Ti。


2.根据权利要求1所述的铜钛中间合金，其特征在于，包括68～72wt％的Cu和28～32wt％的Ti。


3.权利要求1或2所述铜钛中间合金的制备方法，包括：将铜源和钛源进行真空感应熔炼，得到铜钛中间合金。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述真空感应熔炼在中频真空感应炉中进行。


5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述真空感应熔炼的真空度：≥20Pa。


6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述真空感应熔炼包括以下步骤：
(1)将铜源和钛源进行真空感应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志军，孙鑫，纪海龙，刘强，段善博，刘志彬，王东华，马英梁，
申请(专利权)人：承德天大钒业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13